ES2272005T3 - Granulados de fosfatasa a base de almidon. - Google Patents

Granulados de fosfatasa a base de almidon. Download PDF

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Abstract

La invención se refiere a un procedimiento de preparación de un granulado que contiene una enzima, en el que un líquido acuoso que contiene una enzima se mezcla con un excipiente sólido con base de hidrato de carbono comestible, como almidón, transformándose la mezcla mecánicamente en granulados, y a continuación estos se secan. Este granulado enzimático está indicado para la fabricación de composiciones de alimentos para animales que consisten en mezclar ingredientes alimentarios con los granulados, tratarlos al vapor y granularlos. Las composiciones presentan una estabilidad mejorada de la enzima durante el procedimiento de granulación.

Description

Granulados de fosfatasa a base de almidón.
Campo de la invención
La presente invención se relaciona con la formulación de enzimas, en particular enzimas alimenticias, dentro de granulados que contienen almidón, y a los procesos para la preparación de tales granulados que contienen enzimas. Estos granulados (comestibles) pueden ser entonces usados en alimentos para animales.
Base de la invención
El empleo de varias enzimas en alimentación animal, por ejemplo ganado, se ha convertido casi en una práctica común. Usualmente estas enzimas son preparadas cultivando microorganismos en fermentadores de gran escala operados por productores industriales de enzimas. Al final de la fermentación, el "caldo" resultante es usualmente sometido a una serie de pasos de filtración para separar la biomasa (los microorganismos) de la enzima deseada (la solución). La solución de enzima es entonces vendida como un líquido (frecuentemente después de la adición de varios estabilizantes) ó procesada hasta una formulación seca.
Las formulaciones de enzima líquida y seca son empleadas en escala comercial por la industria de la alimentación. Pueden añadirse formulaciones líquidas al alimento después de tabletearlo, para evitar la inactivación de la(s)
enzima(s) por el calor, la cual ocurriría durante el proceso de tableteado. Sin embargo, las cantidades de enzima en las preparaciones finales del alimento son usualmente tan pequeñas, que hacen difícil lograr una distribución homogénea de la enzima en el alimento y los líquidos son notoriamente más difíciles de mezclar de modo uniforme, comparados con los ingredientes secos. Adicionalmente, se requieren equipos especializados (costosos) para adicionar líquidos al alimento después del tableteado, los cuales no están disponibles corrientemente en la mayoría de los molinos de alimentos (debido a su costo extra).
Por otro lado, las formulaciones secas de enzima(s) tienen la desventaja de la inactivación de la enzima por el calor durante el tableteado. Los protocolos preferidos de fabricación en la industria de la alimentación involucran el tableteado por vapor, donde se somete el alimento a inyección(es) de vapor antes del tableteado. En el paso subsiguiente de tableteado, se forza el alimento ha través de una matriz ó molde, y se cortan las cuerdas resultantes hasta tabletas adecuadas de longitud variable. Inmediatamente antes del tableteado, el contenido de humedad está generalmente entre 18% y 19%. Durante éste proceso las temperaturas pueden subir a 60-95ºC. El efecto combinado del alto contenido de humedad y la alta temperatura es perjudicial para la mayoría de las enzimas. Estas desventajas son también halladas en otros tipos de tratamientos termomecánicos, tales como extrusión y expansión.
Con objeto de tratar de superar estos problemas, la patente EP-A-0.257.996 sugiere que podría incrementarse la estabilidad de las enzimas en el procesamiento del alimento, mediante la preparación de una "premezcla" de enzima donde se absorbe una solución que contiene enzima sobre un vehículo a base de granos consistente en harina, y la premezcla es subsecuentemente tableteada y secada. Sin embargo, estas premezclas a base de harina no son adecuadas para los métodos más suaves de procesamiento (de la premezcla pastosa) hasta granulados, tales como extrusión de baja presión ó granulación de alto corte, debido al carácter gomoso de las premezclas a base de harina.
Varios fabricantes de enzima han desarrollado métodos alternativos de formulación, para tratar de mejorar la estabilidad de los productos de enzima seca, durante el tableteado y almacenamiento.
EP-A-0.569.468 (Novo Nordisk) se refiere a una formulación que consiste en un "granulado T" que contiene enzima que es cubierto con una cera ó grasa de alta fusión, del que se pretende que mejora la resistencia a las condiciones de tableteado. Se prepara el granulado mezclando un relleno inorgánico seco (por ejemplo sulfato de sodio) con la solución de enzima, en un granulador de alto corte. EP-A-0.569.468 enseña que cualquier efecto benéfico de la cobertura respecto a la estabilidad del tableteado, es específico para el tipo de granulado cubierto, el cual está basado en éste caso en un relleno de sulfato de sodio. Sin embargo, la capacidad de absorción de éstos rellenos (sulfato de sodio) es mucho menor que la de los vehículos tales como harina, lo cual es indeseable si se desea producir granulados que contienen enzima más concentrada.
Adicionalmente, los granulados tienen una distribución amplia de tamaño de partícula, la cual hace difícil obtener una concentración homogénea de enzima a través de ellos. Además, se reduce la biodisponibilidad de la enzima para el animal, por la cobertura de cera ó grasa.
EP 758 018 se refiere a preparaciones sólidas de enzima secadas por atomización estabilizadas con sal, que incluyen sales inorgánicas y vehículos basados en granos como medianos de trigo ó cáscara de arroz.
WO-A-97/16076 (Novo Nordisk) también se refiere al empleo en particulados de ceras y otras sustancias insolubles en agua, pero aquí ellos son empleados como material de matriz.
Existe así una necesidad por formulaciones estables de enzimas, que estén basadas en un vehículo que sea adecuado para métodos de granulación diferentes del tableteado y que puedan tener una alta capacidad de absorción.
Descripción de la invención
En un primer aspecto de la presente invención, se suministra un proceso para la preparación de un granulado que contiene fosfatasa, adecuado para empleo en un alimento animal donde el proceso incluye procesar una fosfatasa, un vehículo sólido que incluye por lo menos 30% (peso a peso) de soporte y agua en cantidades adecuadas para obtener gránulos que contienen fosfatasa con un contenido de agua de 30-40%, y secado subsecuente de los gránulos. El granulado que contiene fosfatasa producible mediante éste proceso (que forma el segundo aspecto de la invención) y que también cubre un granulado que incluye granulados secos formados de una enzima y un vehículo sólido que incluye por lo menos un 30% de almidón (peso a peso), busca solucionar ó por lo menos mitigar los problemas hallados en las técnicas anteriores.
La invención puede así suministrar procesos para la preparación de formulaciones de enzima, en la forma de granulados que usan el carbohidrato como un vehículo. El vehículo puede estar en la forma particulada ó en polvo. Preferiblemente, el agua y la enzima son suministradas como un líquido (preferiblemente acuoso) que contiene la enzima, tal como una solución ó una pasta, la cual puede ser mezclada con el vehículo sólido y dejada para que sea absorbida por el vehículo. Durante ó después del mezclado, se procesan hasta formar un granulado el líquido que contiene la enzima y el vehículo, granulado que luego puede ser subsecuentemente secado. El empleo del vehículo carbohidrato puede permitir la absorción de grandes cantidades de líquido que contiene la enzima (y por tanto de la enzima). Puede emplearse la mezcla para formar una pasta plástica ó una masa no elástica, que puedan ser procesadas fácilmente hasta granulos, por ejemplo es extruible. De modo adecuado, el vehículo es no fibroso lo cual permite una granulación más fácil; los materiales fibrosos pueden impedir que ocurra la granulación por extrusión.
Hay varios documentos anteriores que se refieren a tabletas que contienen diferentes enzimas, pero éstas encuentran uso como detergentes, frecuentemente en mezclas para lavado. En contraste, la presente aplicación encuentra uso en alimentación animal y por esa razón, los granulados de la invención son comestibles (por animales) y preferiblemente también digeribles. Por eso no deberá sorprender que los granulados, gránulos y mezclas de la invención estén libres de jabones, detergentes, blanqueadores y agentes de blanqueo, zeolitas, enlazantes, rellenos (TiO_{2}, caolín, silicatos, talco, etc.) por nombrar sólo algunos.
El polímero de carbohidrato comestible debería ser elegido de modo que sea comestible por el animal al cual está destinado el alimento, y preferiblemente también digestible. El polímero incluye glucosa (por ejemplo un polímero que contenga glucosa) ó unidades de (C_{6}H_{10}O_{5})_{n}. El polímero de carbohidrato incluye unidades de \alpha-D-glucopiranosa, amilosa (un polímero lineal (1\rightarrow4) \alpha-D-glucano) y/ó amilopectina (un D-glucano ramificado con enlaces \alpha-D- (1\rightarrow4) y \alpha-D- (1\rightarrow6)). El carbohidrato polímero seleccionado es almidón. Pueden seleccionarse otros polímeros adecuados que contienen glucosa, aparte del almidón, como \alpha glucanos, \beta glucanos, pectina (tal como una protopectina) y glicógeno. También se contemplan derivados de éstos polímeros de carbohidrato tales como éteres y/o ésteres de los mismos, aunque el almidón gelatinizado es evitado y por ello puede no estar presente. De modo adecuado, el polímero de carbohidrato es insoluble en agua.
En los ejemplos descritos aquí se usan almidones de maíz, papa y arroz. Sin embargo, son igualmente aplicables almidones obtenidos de otras fuentes (por ejemplo plantas tales como vegetales ó cultivos) como yuca, casava, trigo, sago, cebada, maíz joven, avena, centeno, ñame, sorgo ó maranta. Similarmente, en la invención pueden usarse tipos de almidón tanto nativo como modificado (por ejemplo dextrina). Preferiblemente, el carbohidrato (por ejemplo almidón) contiene poca proteína ó no la tiene, por ejemplo menos de 5% (peso a peso), tal como menos de 2% (peso a peso), preferiblemente menos de 1% (peso a peso). Independientemente del tipo de almidón (u otro polímero de carbohidrato), él debería estar en una forma tal que permita se usado en un alimento animal, en otras palabras en una forma comestible ó digestible.
Por lo menos 30% (peso a peso) del vehículo sólido incluye almidón, óptimamente por lo menos el 40% (peso a peso). Ventajosamente el mayor componente del vehículo sólido es el carbohidrato (es decir almidón), por ejemplo más de 50% (peso a peso), preferiblemente por lo menos 60% (peso a peso), adecuadamente por lo menos 70% (peso a peso) y de modo óptimo por lo menos 80% (peso a peso). Estos porcentajes en peso están basados en el peso total de los componentes no enzimáticos en el granulado seco final.
En el proceso de la invención pueden estar presentes la enzima y el agua en la misma mezcla, antes de tomar contacto con el vehículo sólido. A éste respecto puede proveerse un líquido (acuoso) que contenga la enzima. Este líquido puede ser una solución ó una pasta que es de, ó derivada de, un proceso de fermentación. Este proceso de fermentación será usualmente aquel en el cual es producida la enzima. El proceso de fermentación puede generar un caldo que contiene los microorganismos (que producen la enzima deseada) y una solución acuosa. Una vez separada de los microorganismos (por ejemplo mediante filtración), ésta solución acuosa puede ser el líquido acuoso que contiene la enzima empleado en la invención. Así, en modalidades preferidas, el líquido acuoso que contiene la enzima es un filtrado.
La cantidad de líquido que contiene la enzima (y por tanto la enzima) que puede ser absorbida dentro del vehículo está limitada usualmente por la cantidad de agua que puede ser absorbida. Para almidón natural granular ésta puede variar entre 25-30% (peso a peso) sin emplear elevadas temperaturas (que hacen que el almidón se hinche). En la práctica, el porcentaje de enzima líquida a ser añadida al carbohidrato, será frecuentemente mucho más grande que ésta puesto que el líquido que contiene la enzima, tiene usualmente una cantidad significativa de sólidos. La solución de enzima puede contener aproximadamente 25% (peso a peso) de sólidos, como resultado de lo cual pueden mezclarse el carbohidrato (almidón) y la solución de enzima en una relación de carbohidrato:solución de enzima de 0,5:1 a 2:1, por ejemplo 1,2:1 a 1,6:1, tal como a una relación de aproximadamente 60% (peso a peso):40% (peso a peso), respectivamente. Preferiblemente, la cantidad de líquido añadido al vehículo sólido es tal que (sustancialmente) toda el agua en el líquido (acuoso) es absorbida por el carbohidrato presente en el vehículo
sólido.
A temperaturas elevadas, el almidón y otros polímeros de carbohidrato pueden absorber cantidades mucho mayores de agua, por hinchamiento. Por ésta razón, el polímero de carbohidrato es deseablemente capaz de absorber agua (ó líquidos acuosos que contiene la enzima). Por ejemplo, al almidón de maíz puede absorber hasta tres veces su peso de agua a 60ºC y hasta 10 veces a 70ºC. Así, se contempla en la presente invención el empleo de temperaturas más altas, para absorber una cantidad mayor de líquido que contiene la enzima, y en verdad es preferible especialmente cuando se trata de enzimas termoestables. Por ello, para éstas enzimas puede conducirse la mezcla del vehículo sólido y el líquido (ó enzima y agua) a temperaturas elevadas (es decir por encima de la temperatura ambiente), tal como por encima de 30ºC, preferiblemente por encima de 40ºC y óptimamente por encima de 50ºC. Adicional ó alternativamente, puede suministrase el líquido a ésta temperatura.
Sin embargo, en general se prefieren condiciones de no-hinchamiento a temperaturas más bajas (por ejemplo ambiente). Esto puede minimizar la pérdida de actividad que surge de la inestabilidad de enzimas (sensibles al calor) a temperaturas más elevadas. De modo adecuado, la temperatura durante la mezcla de la enzima y el agua es de 20 a 25ºC.
El procesamiento mecánico empleado en la presente invención para convertir la mezcla de la enzima, el agua (es decir un líquido que contiene la enzima) y el vehículo sólido hasta gránulos (en otras palabras granulado) puede usar técnicas conocidas frecuentemente utilizadas en procesos de formulación de alimentos, alimentación y enzimas. Esto puede incluir expansión, extrusión, esferonización, tableteado, granulación de alto corte, granulación en tambor, aglomeración en lecho fluidizado ó una combinación de los mismos. Estos procesos se caracterizan usualmente por una entrada de energía mecánica tal como el giro de un tornillo, la rotación de un mecanismo de mezcla, la presión de un mecanismo de enrollamiento ó un aparato de tableteado, el movimiento de partículas mediante un disco de fondo rotatorio ó un aglomerador de lecho fluidizado ó el movimiento de las partículas mediante una corriente de gas ó una combinación de los mismos. Estos procesos permiten que el vehículo sólido (es decir en la forma de un polvo) se mezcle con la enzima y el agua, por ejemplo un líquido que contiene enzima (una solución acuosa ó pasta) y sea así subsecuentemente granulado.
Alternativamente, el vehículo sólido puede ser mezclado con la enzima (por ejemplo en forma de polvo) a la cual se añade entonces el agua tal como un líquido ó pasta (la cual puede actuar como líquido granulante).
En una modalidad aún ulterior de la invención, se forma el granulado (por ejemplo un aglomerado) mediante la atomización ó cobertura del líquido que contiene la enzima sobre el vehículo, tal como en un aglomerador de lecho fluido. Aquí los gránulos resultantes pueden incluir un aglomerado como puede ser producido en un aglomerador de lecho fluido.
Preferiblemente, la mezcla del líquido que contiene la enzima y el vehículo sólido incluye adicionalmente el amasado de la mezcla. Esto puede mejorar la plasticidad de la mezcla para facilitar la granulación (por ejemplo extrusión).
Si el granulado es formado por extrusión, esto es ejecutado preferiblemente a baja presión. Esto puede ofrecer la ventaja de que no suba la temperatura de la mezcla que está siendo extruida, ó que lo haga sólo ligeramente. La extrusión de baja presión incluye por ejemplo la extrusión en un extrusor de domo ó de canasta Fuji Paudal. Preferiblemente, la extrusión no hace que la temperatura del material que está siendo extruido suba por encima de 40ºC. La extrusión puede producir de modo natural gránulos (los gránulos pueden romperse luego de pasar por el molde), ó puede emplearse un cortador.
Los gránulos tendrán un contenido de agua de 30-40%, tal como de 33 a 37%. El contenido de enzima está preferiblemente entre 3 y 15, tal como entre 5 y 12% (es decir por lo menos 50.000 ppm).
Puede someterse a redondeamiento a los granos obtenidos (es decir esferonización), tal como en un esferomiser, por ejemplo una máquina MARUMERISER ® y/o a compactación. Los gránulos pueden ser esferonizados antes de su secado, dado que esto puede reducir la formación de polvo en el granulado final y/o puede facilitar cualquier cobertura del granulado.
Puede entonces secarse los gránulos, tal como en un secador de lecho fluido, ó en caso de la aglomeración de lecho fluido, pueden ser secados de inmediato (en el aglomerador) para obtener granulados (sólidos secos). Pueden emplearse por personas diestras en el tema, otros métodos conocidos para secar gránulos en la industria de los alimentos, alimentación ó enzimas. De modo adecuado, el granulado tiene capacidad para fluir.
Preferiblemente, el secado tiene lugar a una temperatura de 25 a 60ºC, tal como 30 a 50ºC. Aquí el secado puede tardar entre 10 minutos y varias horas, tal como de 15 a 30 minutos. Desde luego, la longitud del tiempo requerido dependerá de la cantidad de gránulos a ser secados, pero como una guía esto está entre 1 y 2 segundos por kilogramo de gránulos.
Luego del secado de los gránulos, preferiblemente el granulado resultante tiene un contenido de agua de 3 a 10%, tal como de 5 a 9%.
Puede aplicarse al granulado una cobertura para darle características ó propiedades adicionales (favorables), como bajo contenido de polvo, color, protección a la enzima del ambiente circundante, diferentes actividades de enzima en un granulado, ó una combinación de las mismas. Los gránulos pueden ser cubiertos con una grasa, cera, polímero, sal y/o ungüento o una cobertura (por ejemplo líquido) que contiene una (segunda) enzima ó una combinación de ellos. Es evidente que si se desea, se pueden aplicar varias capas de diferentes coberturas. Hay disponibles métodos conocidos para aplicar la(s) cobertura(s) sobre los granulados, los cuales incluyen el empleo de un lecho fluidizado, un granulador de alto corte, un granulador mezclador ó un mezclador Nauta.
En otras modalidades, pueden incorporarse ingredientes adicionales dentro del granulado, por ejemplo ayudas de proceso, para mejorar adicionalmente la estabilidad del tableteado y/o la estabilidad al almacenamiento del granulado. Abajo se discuten varios de tales aditivos preferidos.
Pueden incluirse en el granulado sales (por ejemplo con el vehículo sólido ó con el agua). Preferiblemente (como se sugiere en EP-A-0.758.018), pueden añadirse sales inorgánicas las cuales pueden mejorar la estabilidad ante el proceso y el almacenamiento de la preparación de enzima seca. Las sales inorgánicas preferidas son solubles en agua. Ellas pueden incluir un catión divalente tal como cinc (en particular), magnesio y calcio. El anión más favorecido es el sulfato, aunque pueden usarse otros aniones que producen solubilidad en el agua. Las sales pueden ser añadidas (es decir a la mezcla) en forma sólida. Sin embargo, las sales pueden ser disueltas en el agua ó en el líquido que contiene enzima, antes de su mezcla con el vehículo sólido. De modo adecuado se suministra la sal en una cantidad tal que es por lo menos 15% (peso a peso basado en la enzima), tal como por lo menos 30%. Sin embargo, puede ser tan alto como por lo menos 60% ó incluso 70% (de nuevo peso a peso basado en la enzima). Estas cantidades pueden ser aplicadas bien sea a los gránulos ó al granulado. El granulado puede por eso incluir menos del 12% (peso a peso) de la sal, por ejemplo 2,5 a 7,5%, es decir de 4 a 6%.
Si la sal es suministrada en el agua, entonces puede estar en una cantidad de 5 a 30% (peso a peso), tal como 15 a 25%.
Puede obtenerse una mejora adicional en la estabilidad del tableteado mediante la incorporación de compuestos hidrofóbicos que forman gel ó de lenta disolución (es decir en agua). Estos pueden ser suministrados a 1-10%, tal como 2 a 8%, y preferiblemente de 4 a 6% en peso (basado en el peso de agua y de ingredientes del vehículo sólido). Dentro de las sustancias adecuadas tenemos las celulosas derivatizadas tales como HPMC (hidroxi-propil-metil-celulosa), CMC (carboximetil celulosa), HEC (hidroxietil celulosa), PVA (polivinilalcoholes) y/o aceites comestibles. Pueden añadirse los aceites comestibles, tales como aceite de soya ó aceite de canola (es decir a la mezcla a ser granulada) como una ayuda de proceso, aunque frecuentemente se preferirá que el granulado no contenga ninguna sustancia hidrofóbica (por ejemplo aceite de palma).
Preferiblemente los gránulos tienen una distribución de tamaño relativamente estrecha (es decir ellos son monodispersos). Esto puede facilitar una distribución homogénea de la enzima en los gránulos y/o del granulado de enzima en el alimento animal. El proceso de la invención tiende a producir granulados con una distribución de tamaño estrecha. Sin embargo, si es necesario puede incluirse un paso adicional en el proceso para estrechar aún más la distribución de tamaño de los gránulos, tal como el tamizado. La distribución de tamaño del granulado es adecuada entre 100 \mum y 2.000 \mum, preferiblemente entre 200 \mum y 1.800 \mum, y de modo óptimo entre 300 \mum y 1.600 \mum. Los gránulos pueden ser de forma irregular (aunque preferiblemente regular), por ejemplo aproximadamente esféricos.
El agua del líquido que contiene enzima puede incluir una ó más enzimas, y son usualmente de origen microbiano, es decir obtenidas a partir de fermentación microbiana. Usualmente la enzima estará en la forma activa (por ejemplo puede tener actividad catalítica ó fisiológica). Preferiblemente el líquido está en una forma concentrada, tal como un ultrafiltrado (UF), que puede permitir la producción de un granulado con un nivel deseado de actividad.
Son enzimas adecuadas las incluidas en la alimentación animal, lo cual incluye comida para mascotas. El granulado de la presente invención incluye una fosfatasa. Frecuentemente la función de éstas enzimas es mejorar la velocidad de conversión del alimento, por ejemplo mediante la reducción de la viscosidad ó mediante la reducción del efecto antinutricional de ciertos compuestos del alimento. Las enzimas alimenticias (tales como la fitasa) reducen la cantidad de compuestos que son peligrosos para el ambiente en los excrementos.
Son enzimas para éstos propósitos: fosfatasas, tales como las fitasas (tanto 3-fitasas como 6-fitasas) y/o fosfatasas ácidas; carbohidrasas tales como enzimas amilolíticas, y enzimas que degradan la pared celular de las plantas, en las cuales se incluyen celulasas tales como \beta-glucanasas, hemicelulosas tales como xilanasas ó galactanasas, peptidasas, galactosidasas, pectinasas, esterasas; proteasas preferiblemente con un pH óptimo neutro y/o ácido; y lipasas, preferiblemente fosfolipasas tales como la fosfolipasa A2 pancreática de mamíferos.
\newpage
Preferiblemente la enzima no incluye enzimas que degradan el almidón (por ejemplo amilasas). En algunas modalidades puede excluirse las proteasas pues éstas pueden ser dañinas si son ingeridas.
Con una fosfatasa, tal como la fitasa, preferiblemente el granulado final tendrá una actividad de 5.000 a 10.000, tal como de 6.000 a 8.000 UFT/g. Si la enzima es una enzima que degrada la pared celular de las plantas, por ejemplo celulasa, y en particular una hemicelulosa tal como la xilanasa, entonces el granulado final puede tener una actividad de la enzima de 3.000 a 100.000, preferiblemente 5.000 a 80.000 y de modo óptimo de 8.000 a 70.000 UXE/g. Si la enzima es una celulasa, tal como \beta-gluconasa, entonces el granulado final puede tener una actividad enzimática de 500 a 15.000, preferiblemente de 1.000 a 10.000 y óptimamente de 1.500 a 7.000 UGB/g.
Los gránulos pueden incluir de 5 a 20, es decir de 7 a 15% de la(s) enzima(s). La(s) enzima(s) pueden ocurrir de modo natural ó ser recombinantes.
Adicionalmente a éstas enzimas, la invención es igualmente aplicable a polipéptidos con otras actividades biológicas, tales como determinantes antigénicos, por ejemplo que encuentran uso en vacunas y/o polipéptidos diseñados para tener un contenido incrementado de aminoácidos esenciales, de los cuales la actividad biológica puede ser sensible a inactivación térmica, y el término "enzima" tal como es usado aquí, está para ser interpretado en forma concordante.
Por ello, un proceso preferido de acuerdo con la invención, incluye:
a.
Meclar el agua, la fosfatasa y el vehículo sólido que incluye por lo menos 30% (peso a peso) de almidón, por ejemplo mezclando el vehículo sólido con un líquido acuoso que contiene la enzima.
b.
Moliendo opcionalmentela mezcla resultante.
c.
Granulando, por ejemplo mediante procesamiento mecánico, la mezcla para obtener los gránulos que contienen la enzima, usando por ejemplo un granulador ó por extrusión.
d.
Opcionalmente, esferonizando los gránulos.
e.
Secando los gránulos resultantes para obtener un granulado que contiene la enzima
Durante todo el proceso, se pretenderá mantener la máxima temperatura a la cual está(n) expuesta(s) la(s) enzima(s), por debajo de 80ºC.
Los granulados de la invención son adecuados para empleo en la preparación de un alimento animal. En tales procesos, los granulados se mezclan con sustancias alimenticias, bien sea como tales ó como parte de una premezcla. Las características de los granulados de acuerdo con la invención, permiten su empleo como componente de una mezcla que es bien adecuada como un alimento animal, especialmente si la mezcla es tratada con vapor y subsecuentemente tableteada. Los gránulos secados pueden ser visibles ó distinguibles en tales tabletas.
Así, un tercer aspecto de la presente invención se relaciona con un proceso para la preparación de alimento animal, ó una premezcla ó precursor de un alimento animal, donde el proceso incluye la mezcla de un granulado del segundo aspecto con una ó más sustancias alimenticias animales (por ejemplo semillas) ó ingredientes. Esta puede ser esterilizada, es decir sometida a tratamiento térmico. La mezcla resultante es luego procesada en forma adecuada hasta tabletas.
Un cuarto aspecto de la invención se relaciona con una mezcla que incluye un granulado del segundo aspecto, la cual es preferiblemente una mezcla alimenticia comestible, tal como un alimento animal. Esta mezcla está preferiblemente en la forma de tabletas (puede haber 1-5, es decir 2-4 gránulos secos por tableta).
La mezcla puede tener un contenido de agua de 10 a 20%, es decir de 12 a 15%. La cantidad de enzima(s) está en forma adecuada desde 0,0005 hasta 0,0012%, tal como por lo menos 5 ppm.
Un quinto aspecto se relaciona con un proceso para promover el crecimiento de un animal, proceso que incluye alimentarlo con una dieta que comprende un granulado del segundo aspecto ó una mezcla del cuarto aspecto. Aquí, la dieta animal puede incluir bien sea el granulado en sí mismo ó el granulado presente en un alimento.
De modo adecuado la mezcla incluye de 0,05 a 2,0, tal como 0,3 a 1,0, de modo óptimo de 0,4 a 0,6 UFT/g de una fosfatasa, por ejemplo una fitasa. Puede estar presente una xilanasa a 0,5-50, es decir 1 a 40 UXE/g. Alternativa ó adicionalmente, puede estar presente una celulasa a 09,1 (sic) a 1,0, es decir 0,2 a 0,4 UGB/g.
Un sexto aspecto de la presente invención se relaciona con un el uso de un granulado del segundo aspecto en, ó como un componente de, un alimento animal ó para uso en una dieta animal.
Los animales adecuados incluyen animales de granja (cerdos, aves de corral, ganado), no rumiantes, animales monogástricos (cerdos, aves de corral, volatería, animales marinos tales como pescado), rumiantes (bovinos u ovinos, por ejemplo vacas, ovejas, cabras, venado, terneros, corderos). Las aves de corral incluyen pollos, gallinas y pavos.
Los rasgos ó características de un aspecto preferido de la invención son igualmente aplicables a los otros mutatis mutandis.
Se presentan los siguientes ejemplos simplemente para ilustrar la invención y no pretende ser, ó han sido interpretados como, como limitante.
Ejemplos Materiales generales y métodos
Se ejecutaron las pruebas de extrusión empleando un extrusor de canasta Fuji Paudal DG L1 con aperturas de malla de 1,0 mm, calibre de malla de 1,2 mm, velocidad de operación de 70 rpm, y una corriente de 0,6 a 2,0 amp.
El esferonizador era un Fuji Paudal Marumeriser QJ-400, con un volumen de carga de 3,0 litros, un disco de lanzamiento de 3 mm, tiempo de retención de 45 a 200 segundos y velocidad de rotación de 750 rpm.
Las pruebas de granulación de alto corte fueron realizadas en un granulador de alto corte tipo Lödige FM 20, con una velocidad de hélice de 1.500 rpm y una velocidad de penetración de 100 rpm. Se encendió el granulador y se atomizó desde arriba el líquido que contenía enzima. Los granulados resultantes fueron secados en un secador de lecho fluido.
Las soluciones de enzima empleadas fueron:
-
un ultrafiltrado de una fitasa derivada de Aspergillus, con una actividad de 16.840 UFT/g y un contenido de sólidos secos de 22,4% (peso a peso) (Ejemplos 1 a 7)
-
un ultrafiltrado que contiene una mezcla, derivada de Tricoderma, con actividades de endoxilanasa y \beta glucanasa de 12.680 UXE/g y UGB/g y un contenido de sólidos secos de 20,6% (peso a peso) (Ejemplo 8).
Se determinó la actividad de fitasa de acuerdo con el procedimiento "método ISL-61.696" (ensayo manual de vanadato), se determinó la actividad de \beta glucanasa de acuerdo con el procedimiento "método ISL-62.170" (ensayo viscosimétrico manual). Se determinó la actividad de endo-xilanasa de acuerdo con el procedimiento "método ISL-62.169" (ensayo viscosimétrico manual). Los métodos ISL pueden ser obtenidos por requisición a Gist-Brocades, Especialidades Alimenticias, Grupo Agri-Ingredientes, Wateringseweg 1, P.O. Box 1, 2600 MA, Delft, Holanda.
Ejemplo 1 Preparación de un granulado de enzima a base de almidón de maíz, mediante amasado, extrusión, esferonización y secado
Se obtuvo una preparación de enzima mezclando y amasando una mezcla de 60% (peso a peso) de almidón de maíz con 40% (peso a peso) de un ultrafiltrado que contenía fitasa. Se extruyó la mezcla usando el extrusor de canasta Fuji Paudal para obtener un extruído húmedo que fue luego esferonizado en el MARUMERISER ®, por un minuto para obtener partículas redondas de un diámetro promedio de 780 \mum. Estas partículas fueron subsecuentemente secadas por 20 minutos en un secador de lecho fluido a una temperatura de lecho de 40ºC, y una temperatura de entrada de 75ºC. Se secaron aproximadamente 500 kg de los gránulos en 18 minutos. El granulado de enzima seca así obtenido tenía una actividad de 6.980 UFT/g.
Ejemplo 2 Preparación de un granulado de enzima a base de almidón de maíz, mediante granulación de alto corte y secado
Se mezclaron el ultrafiltrado de fitasa y almidón de maíz, en un granulador tipo discontinuo de alto corte del tipo Lödige, con un tamaño de lote de 20 litros. Se llenó el granulador con 60% (peso a peso) de almidón de maíz y se atomizó 40% (peso a peso) del ultrafiltrado dentro del mezclador durante el proceso de mezcla. Después de la adición del ultrafiltrado (10 min), el granulador continuó mezclando por otros 5 minutos para permitir que las partículas se formaran y compactaran. Se secaron los gránulos así obtenidos en un secador de lecho fluido, como en el Ejemplo 1. El granulado resultante tuvo una actividad de 7.420 UFT/g. La mediana de diámetro de las partículas fue 480 \mum.
Ejemplo 3 Preparación de un granulado de enzima a base de almidón de maíz, mediante mezcla tableteado y secado
Se preparó una mezcla de 40% (peso a peso) de ultrafiltrado de fitasa y 60% (peso a peso) de almidón de maíz. Se tableteó la mezcla empleando una Prensa Schlüter tipo PP85, donde se cortaron los extruidos mediante los cuchillos rotatorios en la cabeza del extrusor, donde el disco del molde contenía huecos de 1 mm de diámetro. Se secaron las tabletas como en el Ejemplo 1, dando un producto final con una actividad de 7.460 UFT/g. La mediana de diámetro de las partículas fue 1.080 \mum.
Ejemplo 4 Preparación de un granulado de enzima a base de almidón de papa que contiene aceite de soya y MgSO_{4}, adiciones mediante mezcla, amasado, tableteado y secado
Se añadieron 30 kg de almidón de papa a un mezclador/amasador y se les mezclaron 2,5 kg de aceite de soya. Subsecuentemente se añadió el ultrafiltrado de fitasa, que contenía MgSO_{4}.7H_{2}O (se disolvieron 3,5 kg de MgSO_{4}.7H_{2}O en 14 kg de ultrafiltrado). Se mezcló completamente el producto en el amasador, luego se le extruyó y secó en un secador de lecho fluido como en el Ejemplo 1. Esto generó un producto con 5.870 UFT/g.
Ejemplo 5 Preparación de un granulado de enzima a base de almidón de arroz, mediante mezclado, molienda, extrusión, esferonización y secado
Se preparó una mezcla mezclando y amasando 62% (peso a peso) de almidón de arroz y 38% (peso a peso) del ultrafiltrado de fitasa. Se extruyó la mezcla usando el extrusor de canasta Fuji Paudal para obtener un extruído húmedo que fue luego esferonizado en el MARUMERISER ® por un minuto para obtener partículas redondas de un diámetro promedio de 785 \mum. Estas partículas fueron subsecuentemente secadas en un secador de lecho fluido como en Ejemplo 1. La actividad final del granulado fué de 7.280 UFT/g.
Ejemplo 6 Preparación de un granulado de enzima a base de almidón de maíz, que contiene una adición de HPMC, mediante mezclado, amasado, extrusión, esferonización y secado
Se obtuvo una preparación de enzima mediante amasado de una mezcla de 54% (peso a peso) de almidón de maíz, 5% (peso a peso) de HPMC (hidroxi-propil-metil-celulosa) y 41% (peso a peso) de un ultrafiltrado de fitasa. Se extruyó ésta mezcla usando el extrusor de canasta Fuji Paudal para obtener un extruído húmedo que fue luego esferonizado en el MARUMERISER ®, por un minuto para obtener partículas redondas de un diámetro promedio de 780 \mum. Estas partículas fueron subsecuentemente secadas por 20 minutos en un secador de lecho fluido a una temperatura de lecho de 40ºC, y una temperatura de entrada de 75ºC. El granulado de enzima seco así obtenido tenía una actividad de
8.470 UFT/g.
Ejemplo 7 Preparación de un granulado de enzima a base de almidón de maíz, que contiene una adición de HEC, mediante mezclado, amasado, extrusión, esferonización y secado
Se obtuvo una preparación de enzima mediante mezcla y amasado de 54% (peso a peso) de almidón de maíz, 5% (peso a peso) de HEC (hidroxi-etil-celulosa) y 41% (peso a peso) del ultrafiltrado de fitasa. Se extruyó ésta mezcla usando el extrusor de canasta Fuji Paudal para obtener un extruído húmedo que fue luego esferonizado en el MARUMERISER ®, por un minuto para obtener partículas redondas de un diámetro promedio de 780 \mum. Estas partículas fueron subsecuentemente secadas por 20 minutos en un secador de lecho fluido a una temperatura de lecho de 40ºC, y una temperatura de entrada de 75ºC. El granulado de enzima seco así obtenido tenía una actividad de
8.410 UFT/g.
Ejemplo 8
Para propósitos ilustrativos únicamente
Preparación de un granulado de enzima a base de almidón de maíz, mediante granulación de alto corte y secado
En un granulador tipo discontinuo de alto corte del tipo Lödige con un tamaño de lote de 20 litros, se mezclaron 60% de almidón de maíz (peso a peso) y 40% (peso a peso) del ultrafiltrado que contenía endoxilanasa y \beta-glucanasa, de la siguiente manera: Se llenó el granulador con almidón de maíz y se atomizó el ultrafiltrado dentro del mezclador durante el proceso de mezcla. Después de la adición del ultrafiltrado (10 min), se operó el granulador por otros 5 minutos para permitir que las partículas se formaran y compactaran. Se secaron los gránulos así obtenidos en un secador de lecho fluido, como en el Ejemplo 1. El granulado resultante tuvo una actividad de 13.100 UXE/g y
5.360 UGB/g.
Ejemplo 9 Comparación de las estabilidades de tableteado
Se sometieron los diferentes granulados de enzima de la invención a una prueba de tableteado y se comparó su estabilidad de tableteado con la de formulaciones estándar de enzima para alimentación. La prueba de tableteado consistió en mezclar la enzima (granulado) con una premezcla alimenticia a 1.000 ppm. Se trató ésta mezcla mediante inyección de vapor para elevar la temperatura hasta 70ºC, después de lo cual se tableteó la mezcla en una máquina tableteadora para obtener las tabletas de alimento, las cuales fueron subsecuentemente secadas. Este tipo de proceso es típico en la industria de alimentación para obtener tabletas de alimento.
Para NATUPHOS ®, una formulación que contiene fitasa empleada como estándar, para comparación, fue una mezcla de medianos de trigo con ultrafiltrado secado por atomización.
Para NATUGRAIN ®, una preparación de enzima que contiene endoxilanasa y \beta-glucanasa, éste es un gránulo preparado por lecho fluido, hecho cubriendo un núcleo de sal con una capa de enzima, aplicada atomizando el núcleo con un ultrafiltrado.
La Tabla 1 resume los resultados de la prueba de tableteado. En esta Tabla 1 se ve que los granulados hechos empleando un vehículo carbohidrato dieron rendimientos mejorados de tableteado, comparados con formulaciones estándar.
TABLA 1 Resultados de Pruebas de Tableteado
1
A partir de la Tabla 1 es claro que el tipo de método de granulación, por ejemplo procesamiento mecánico, no es crítico para tratar los problemas a ser resueltos por la invención. Las formulaciones empleando el polímero carbohidrato suministraron una estabilidad de tableteado mucho mejor, cuando se le compara con las formulaciones conocidas NATUPHOS ® y NATUGRAIN ®.

Claims (21)

1. Un proceso para la preparación de un granulado que contiene fosfatasa adecuado para el uso en una alimentación animal, que incluye
a.
Hacer una mezcla de una fosfatasa y un vehículo sólido que incluye por lo menos 30% (peso a peso) de almidón y agua
b.
Procesamiento mecánico de la mezcla de arriba, para obtener gránulos que contienen enzima con un contenido de agua de 30% a 40%, y
c.
Secado de los gránulos.
2. Un proceso de acuerdo con la Reivindicación 1, donde la fosfatasa es una fitasa y/o fosfatasa ácida.
3. Un proceso de acuerdo con la Reivindicación 1 ó 2, donde se suministran el agua y la fosfatasa como un líquido acuoso que contiene fosfatasa, opcionalmente donde el líquido es un filtrado derivado de un proceso de fermentación, que genera la producción de fosfatasa.
4. Un proceso de acuerdo con cualquier Reivindicación precedente, donde la mezcla resultante es amasada antes de la granulación.
5. Un proceso de acuerdo con cualquier Reivindicación precedente, donde el procesamiento mecánico incluye extrusión, tableteado, granulación de alto corte, expansión, aglomeración en lecho fluido ó una combinación de los mismos.
6. Un proceso de acuerdo con cualquier Reivindicación precedente, donde el procesamiento es extrusión realizada a baja presión y/o en un extrusor de canasta ó de domo y/o donde antes del secado, se esferonizan los gránulos obtenidos.
7. Un proceso de acuerdo con cualquier Reivindicación precedente, donde el rango del tamaño del granulado es de 100 a 2.000 \mum, preferiblemente 200 a 1.800 \mum y más preferiblemente 300 a 1.600 \mum.
8. Un granulado que contiene enzima producible mediante un proceso como se definió en cualquier Reivindicación precedente.
9. Un granulado que incluye gránulos secados, formados a partir de una fosfatasa y un vehículo sólido que incluye por lo menos 30% (peso a peso) de almidón, donde el rango de tamaño del granulado es de 100 a 2.000 \mum, preferiblemente 200 a 1.800 \mum y más preferiblemente 300 a 1.600 \mum.
10. Un granulado de acuerdo con la Reivindicación 9, donde la fosfatasa es una fitasa y/ó una fosfatasa ácida.
11. Un granulado de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 8 a 10, donde los gránulos incluyen por lo menos un catión divalente y/o uno ó más compuestos hidrofóbicos, formadores de gel ó insolubles en agua.
12. Un granulado de acuerdo con la Reivindicación 11, donde el compuesto hidrofóbico, formador de gel ó insoluble en agua incluye una celulosa derivatizada, polivinil alcohol (PVA) ó un aceite comestible.
13. Un granulado de acuerdo con la Reivindicación 12, donde la celulosa derivatizada es hidroxi-propil-metil-celulosa, carboximetil celulosa ó hidroxi-etil-celulosa, y/o el aceite comestible es aceite de soya ó aceite de canola.
14. Un proceso para la preparación de un alimento animal, ó una premezcla de un precursor de un alimento animal, cuyo proceso incluye la mezcla de un granulado como se definió en cualquiera de las Reivindicaciones 8 a 13, con una ó más sustancia(s) ó ingrediente(s) alimenticia para animales.
15. Un proceso de acuerdo con la Reivindicación 14, donde la mezcla de sustancia(s) alimenticia(s) y granulado es esterilizada ó tratada con vapor, tableteada y opcionalmente secada.
16. Una mezcla que incluye un granulado como se definió en cualquiera de las Reivindicaciones 8 a 13.
17. Una mezcla de acuerdo con la Reivindicación 16, la cual es una mezcla alimenticia comestible y/o un alimento animal.
18. Una mezcla de acuerdo con las Reivindicaciones 16 ó 17, la cual incluye tabletas de una ó más sustancia(s) alimenticia(s) ó ingrediente(s), mezclados con un granulado de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 8 a 13, opcionalmente donde la relación de granulado a sustancia(s) alimenticia(s) ó ingrediente(s) es por lo menos 1 g: 1 kg.
19. Una mezcla la cual es un alimento animal ó una premezcla ó un precursor de un alimento animal, preparable mediante un proceso de acuerdo con la Reivindicación 14 ó 15.
20. Un proceso para promover el crecimiento de un animal, el cual incluye alimentar un animal con una dieta que incluye bien sea un granulado como se definió en cualquiera de las Reivindicaciones 8 a 13 ó una mezcla como se definió en cualquiera de las Reivindicaciones 16 a 19.
21. Empleo de un granulado como se definió en cualquiera de las Reivindicaciones 8 a 13 en, ó como un componente de, un alimento animal ó para uso en una dieta animal.
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